Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1241539), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Коррозионная активность хлорной кислоты очень высока, для работы с ней допускаются только нержавеющие стали и алюминий, в качестве прокладочного материала — только тефлон или свинец, остальные обугливаются или воспламеняются. Хранение н перевозку лучше проводить в алюминиевой таре с гидрозатвором, залитым серной кислотой.
Гидрозатвор дол. жен быть из стекла — прозрачным — для наблюдения за цветностью серной кислоты, ее побурение означает начало разложения хлорной кислоты, при этом необходимо срочно принять меры к ее стабилизации. При перевозке гндрозатвор снимается и сосуд закрывается алюминиевой пробкой на резьбе. Глава 3 ЖИДКИЕ ТОПЛИВА. ГОРЮЧИЕ Горючее — компонент топлива, вступающий в химическую реакцию с окислителем.
В соответствии со стандартной терминологией горючим принято называть вещество или совокупность веществ, которые в процессе химической реакции отдают электроны с внешних оболочек своих атомов. Число горючих элементов велико, но осо. бенно много горючих — химических илн механических соедин.- ний элементов. К числу элементарных горючих относятся почти все вещества, входящие в первые трн периода таблицы Менделеева.
По сравнению с окислителями, рассмотренными в предыдущем разделе книги, число известных горючих настолько велико, что невозможно провести подробное и последовательное рассмотрение отдельных их типов. Важнейшими показателями при подборе горючих для ракетных двигателей является удельный импульс с заданным окислителем или тепловой эффект реакции окислителя, плотность горючего нли топлива с данным горючим, его газообразование и температура горения.
ЗЛ. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ Горючие так же, как и окислители, можно классифицировать по фазовому состоянию, химической структуре, энергетическим н техническим свойствам, по условиям эксплуатации и т. д. Рассмотрим несколько подробнее эти формы классификации. По фазовому состоянию горючие делятся па твердые, жидкие и газообразные.
Т в е р д ы е г о р ю ч и е, например, углерод, каучук, полиуретан, различные металлы широко используются в твердых ракетных топливах (ТРТ). Ж и д к и е г о р ю ч и е — наиболее широко используемая группа с наибольшим перечнем наименований. Сюда входят спирты, органические соединения — производные нефти и т. д. Газообразные горючие, главным образом углеводороды, например метан СН4, используются в ракетной технике на 93 испытательных установках как заменители основных горючих для технологических отработок. С м е ш а н н ы е г о р ю ч и е — различные взвеси, суспензии, воли, гели только входят в практику и в основном являются экспериментальными. По химической структуре все горючие делятся на простые к сложные. Эта форма классификации довольно широко используется в учебниках по двигателям, где вопросы топлива занимают второстепенное место.
П р о с т ы е г о р ю ч и е — это индивидуальные химические вещества, химические элементы, чаще всего однокомпонентные ~азы, жидкости и твердые вещества. К ним относятся углерод, водород, алюминий, литий, бериллий, магний, марганец и др. Кроме водорода, это в большинстве твердые вещества с высокой теплопроизводнтельностью и очень высокой температурой горения в кислороде. С л о ж н ы е г о р ю ч и е — чаще всего многокомпонентные сложные химические соединения, например, органики или механические смеси относительно простых веществ.
Таких соединений очень много, количественно онн во много раз превосходят группу простых веществ. Сложные горючие широко применяются на практике. Они могут быть различного фазового состояния, имеют очень широкий диапазон значений теплопронзводительности, удельных импульсов и температур горения в зависимости от окислителя.
Иногда сложные химические соединения подразделяют по химической структуре на ряд групп: !. Элементарные горючие со сложной молекулой из 2 — 3 атомов, например, бензол С6Нм керосин С„Н и т. д. 2. Элементы с молекулой, состоящей из атомов горючего и нейтрального вещества, например, аммиак !чНм гидразин ХзН~ н др. 3. Элементы, в молекуле которых есть атомы горючего иокислителя, например, спирты С,НмОН и др. 4. Элементы, молекулы которых содержат атомы горючего, инертного вещества и окислителя, например, метилнитрат СНзХОъ нитробензол С6Н,ХОз и др. Рассмотренные формы классификации просты и поэтому удобны для использования, однако недостаточно обоснованны и не отвечают принятой в научной литературе по химии системе разделения веществ.
В научной химической литературе и в учебниках принято четкое разделение веществ на неорганические, органические и элементоорганическне соединения. Используя этот принцип, можно получить очень четкую, научно обоснованную систему классчфнкации горючих, которая графически представлена на рис. 3.! п подробно рассмотрена ниже. С технической точки зрения та- кая классификация оказывается удобнее предыдущих потому, что позволяет просто разграничить использование горючих в прошлом и настоящем. йгидкае горючее Неорганические соединения Орган и чески е соединения длементаоргинические соединения !у — — — -) Металлапргиники гали.
гели, емульсии' Амины, Пиимины и ду. ! ® Угледпдпрады, неогте- продукты Недород, иммиин, доуододадоды дп гаки г -1 ! ! дпиотьб - Нитроггдиоы ® соединения ! м С)! еталлы ! мепуиллы! -ппраагки сп пот бенно йоой елементо- ~3 Рис. 3.1 Классификация жидких горючих ракетных топлив: 1 — группа горючих, широко использовавшихся в прошлом с воэможностью применения в будущем; 1! и 1Н вЂ” группы современного широко испальзуемага горючего; 1Ч вЂ” группа перспективных высокоэнергетических горючих; Ч вЂ” группа устаревших горючих, но с вазможностью частичного использования; Ч1 — группа горючих с возможным использованием в булущем 95 Новая классификация горючих Все горючие делятся на три группы: 1.
Неорганические соединения. 2. Органические соединения. 3. Элементоорганнческие соединения. Первая группа делится на две подгруппы: а) водород, аммиак, бороводороды; б) все металлы. Вторая группа подразделяется на четыре подгруппы: а) углеводороды — продукты переработки нефти; б) амины и диамины; и) спирты; г) нитросоединения. Третья группа состоит из двух подгрупп: а) металлоорганики, суспензии, золи, гели и др.; б) собственно злементоорганические соединения типа борорганических или фосфорорганических соединений.
Горючие первой группы применяются давно. В настоящее время они получают большое практическое значение. Их применяют, и вероятно будут применять в будууцем, в виде порошка— присадки в двигателях ТРТ. Горючие второй и третьей групп широко используются в современных условиях, в дальнейшем их будут применять в еще более широких масштабах. Группа металлооргаников, волей, гелей — это группа перспективных горючих, которые будут использоваться в смешанных по фазовому состоянию топливах, тнксотропных, гелированных и эмульсионных топливах. Группа второстепенных горючих, объединяющая в своем составе спирты и нитросоединения, не обеспечивает удельный импульс достаточной величины и поэтому не получила широкого применения. Группа собственно элементоорганических соединений в настоящее время не получила широкого применения из-за малой величины удельного импульса и недостаточности сведений об условиях эксплуатации.
Эта группа в перспективе будет применяться в космических летательных аппаратах. Используя представленную форму классификации, рассмотрим далее энергетические и эксплуатационные свойства горючих по отдельным группам. Аммиак ()чНз) Аммиак является простейшим соединением водорода с азотом и представляет собой горючее для ракетных двигателей. В промышленности аммиак широко используется как рабочее тело в холодильных установках, как сырье для производства азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и соды. Жидкий аммиак в современных условиях получают методом синтеза из азота и водорода.
Его сырьевая база практически не ограничена, а методы получения дешевы и широко доступны. При нормальных условиях аммиак находится в газообразном состоянии, это бесцветный газ с резким, характерным запахом (пахнет «нашатырным спиртом»). Жидкий аммиак — слабо криогенная жидкость, обладающая следующими свойствами: Температура кипения...... Гьяь=2396 К ( 33,4 С) Температура застывания...... Тяп =195,0 К ( — 78'С) Плотность (при — 33,4 С) ..., . 7=0,68 г(сьр Вязкость (прн — 33,4' С)......
Ч 0,0025 сП Теплота испарения ( — ЗЗ'С),.... г=23,4 кДж(г (5,58 икал/г) Критическая температура...... гяр —— 141 К (+!32'С) Критическое павление....... р,р — — 111,5 кгс1сме Критическая плотность . . . . . . . Т,а=0,235 г/смз Жидкий аммиак способен растворяться в воде в очень больших количествах: от 700 объемов при 293 К до 1200 объемов при 2?3 К в одном объеме воды. В то же время сам аммиак является хорошим растворителем многих органических и неорганических веществ. Твердый аммиак бесцветен, имеет кристаллическую структуру. Токсичность аммиака достаточно высока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
